GRUPPO NAZIONALE PER LA DIFESA DALLE CATASTROFI IDROGEOLOGICHE
LINEA 3
Valutazione del rischio idraulico geologico e zonazione;
strategie di intervento per la mitigazione degli effetti degli eventi estremi
Responsabile: Prof. FRANCO SICCARDI
PROGETTO ESECUTIVO 1997
OBIETTIVI DELLA RICERCA
Gli obbiettivi delle ricerche coordinate che le UU.OO. della Linea 3 condurranno nel corso del 1997 sono stati definiti nel corso del Convegno di studio tenutosi il 10 ed 11 Ottobre 1996 presso il Centro di Ricerca in Monitoraggio Ambientale dell'Università di Genova, su "Le Tempeste Mediterranee", e sono stati sollecitati dalla nuova consapevolezza emersa nel corso dell'ultimo anno.
Infatti la funzione di coordinamento dei piani di protezione civile di interesse nazionale, del Po, dell'Arno, del Volturno e la stesura intrapresa da Versace, da Becchi e dallo scrivente della revisione della Direttiva Sperimentale del Dipartimento, ci hanno reso consapevoli del fatto che bisogna fare un nuovo sforzo, simile a quello che ci vide impegnati nei primi anni di attività del GNDCI, per far fare un salto di qualità alla capacità previsionale dei sistemi meteorologici e idrologici integrati, capacità previsionale che deve essere in grado di valutare e trasferire la misura dell'incertezza inerente alle previsioni.
Di particolare importanza, anche in relazione ai programmi di ricerca finanziati dall'UE e dalle Regioni italiane più avanzate, nonchè dalle intenzioni di finanziamento dei Servizi Tecnici, è l'integrazione tra previsione meteorologica e idrologica in un insieme coerente, sia sotto il profilo delle scale di spazio e di tempo, sia sotto il profilo dei contenuti predittivi.
Segue da ciò che, ad avviso dello scrivente, una parte delle attività di ricerca ancora finanziate in questo anno, ordinate alla integrazione di sensori diversi e nella fattispecie dei radar meteorologici, che sono state la parte maggiore dell'attività di ricerca nel primo decennio, dovranno vedere nel 1998 il loro ruolo ridimensionato per lasciare uno spazio congruo ai nuovi temi che emergono.
Le UU.OO debbono quindi orientare la loro attività nel 1997, per quanto riguarda i temi sopra ricordati, in senso conclusivo, sia stimolando i ricercatori a trovare il necessario finanziamento nelle ricerche applicate di matrice industriale, sia riconvertendo alcune delle attività, sia spostando verso il finanziamento della ricerca di base l'attività di fondamento.
Quanto sopra nasce da una riflessione recente, che mi si è chiarita nel preparare la relazione che ho tenuto prima in Firenze, in occasione del trentennale dell'alluvione, e subito dopo in Alba nel biennale dell'alluvione del Piemonte. Ivi ho cercato di mostrare quale siano le implicazioni delle attività che ci hanno visto impegnati negli ultimi anni in lavori scientifici per il preannuncio del rischio di inondazione nelle diverse aree del paese.
Propongo alla riflessione delle UU.OO. un possibile scenario, che a mio avviso non è molto lontano da realizzarsi. Lo scenario seguente è una delle possibili traiettorie meteoidrologiche dei giorni 6,7,8,9 e 10 ottobre:
Conclusione finale: ci sono due modi per contribuire all'evoluzione della conoscenza e all'evoluzione della domanda sociale.
Þ Il primo modo è quello di sollecitare le amministrazioni periferiche a fare piani municipali seri operando per condurli ad un accettabile livello di competenza in modo che al prossimo evento siano preparati a seguirne l'evoluzione senza che le conseguenze, anche in caso di un allarme a vuoto, siano economicamente negative;
Þ il secondo modo è quello di accelerare quanto mai la nostra capacità di intuire, misurare e trasmettere l'informazione intorno all'incertezza meteo e idrologica, stimolando e promuovendo con maggiore determinazione azioni di ricerca per preannunciare eventi estremi ad una popolazione preparata.
Ho usato deliberatamente un linguaggio poco accademico e paludato per sollecitare una discussione seria, per il 1997, intorno ai temi di ricerca del nostro passato che debbono essere abbandonati e quelli che invece si impongono alla nostra attenzione.
Il Progetto Esecutivo 1997 è steso in collaborazione tra la Linea 1 "Previsione e Prevenzione di eventi idrologici estremi e loro controllo" e la Linea 3 "Valutazione del rischio idraulico-geologico e zonazione; strategie di intervento per la mitigazione degli effetti degli eventi estremi".
Il Progetto esecutivo si articola in progetti di ricerca, in cui vengono coordinate le attività delle UU.OO. delle due Linee, e che sono suddivisi in progetti interlinea, di cui uno, l'ARDI-SIC, è svolto in collaborazione con la Linea 4, ed in progetti specifici (vedi tab. 1). Per ogni progetto sono stati costituite Unità di progetto, che comprende le UU.OO. attive e che sono coordinate da 1 o 2 Unità operative. I responsabili delle UU.OO. di coordinamento sono i coordinatori di progetto.
Alle pagine seguenti vengono riassunte soltanto le ricerche che le singole UU.OO. afferenti alla Linea 3 intendono sviluppare nel corso del 1997.
TABELLA 1
PROGETTI DI RICERCA INTERLINEA E SPECIFICI DELLE LINEE 1 E 3 ANNO 1997
PREVISIONE E VALUTAZIONE DEL RISCHIO DI ALLUVIONE
PROGETTI DI RICERCA: AREE A RISCHIO DI ALLUVIONE (ARA)
- Piene ed Inondazioni (ARA-PIN) (coord. prof. Natale)
- Aree Vulnerate Italiane (Modulo AVI) (coord. Dott. Guzzetti)
- Sicurezza degli SBARramenti (ARA-SBAR) (coord. prof. Sirangelo)
- Colate detritiche (Modulo ARA-COD) (coord. prof. Armanini)
Progetto di ricerca: Valutazione delle Piene dei corsi d'Acqua Italiani (VAPI) (coord. ing. Gabriele)
PREVENZIONE E MITIGAZIONE DEL RISCHIO DI ALLUVIONE
Progetto di ricerca TRAFFICO: Interferenza tra i fenomeni alluvionali e la rete dei trasporti
stradali e ferroviari (coord. prof. Becchi)
Progetto di ricerca FIRENZE: Tecniche e metodi per la diffusione delle conoscenze sui fenomeni
alluvionali in ambiente urbano. (coord. prof. Becchi)
Progetto di ricerca ARNO: Tecnologie avanzate di misura per il preannuncio delle piene. (coord. prof. Becchi)
Progetto di ricerca MIEP: Modellistica idrogeologica degli eventi di Piena: preannuncio delle
piene (coord. prof. Rosso)
Progetto di ricerca METEO: Osservazioni multisensori dei campi di precipitazione; modelli di
simulazione e previsione delle piogge (coord. prof. La Barbera)
* Il sistema italiano multi-utente e multi-fornitore per l'acquisizione e diffusione dell'informazione idro-meteorologica (ARGO)
* Estremi di precipitazione: dall'osservazione ai processi (Modulo RAIN)
* Influenza dell'orografia sulle precipitazioni a scala meso-locale (Modulo ORO)
RISCHIO DI DEGRADO DELLE RISORSE IDRICHE
Progetto di ricerca: Aree a rischio di deficienza idrica per
fenomeni di siccità (ARDI-SIC) (coord. prof. G. Rossi)
RISCHI COLLEGATI ALL'AZIONE DEL MARE SUI LITORALI (LIT)
Aspetti climatologici (Modulo LIT-clima) e fluidodinamici (Modulo LIT-fluido) (coord. prof. Pugliese Caratelli)
UNITA' OPERATIVE ATTIVE NEI DIVERSI PROGETTI DI RICERCA (1997)
Linea 3:
Valutazione del rischio idraulico-geologico e zonazione;
strategie di intervento per la mitigazione degli effetti degli eventi estremi
PROGETTI DI RICERCA U.O. ARA-PIN ARA-C ARA-S ARDI- MITI VAPI MIEP METEO FORMAZ LIT OD BAR SIC GARA IONE PIN AVI Argo Rain Oro Organi CNR 3.1 Melone l l l l l 3.2 Mugnai l 3.20 Prodi l 3.22 Carrara l l 3.35 Brivio l Università 3. 6 Natale l l l l 3.11 Santoro l 3.12 Becchi l 3.15 Giuli l l 3.16 La l l l l l l l l Barbera 3.24 l l Fattorelli 3.28 l Minciardi 3.33 Rinaldo l l 3.36 l Pugliese C. Altri Enti 3.29 S.G.A. l l l 3.30 CO.GEO. l 3.34 PIN l
U.O. 3.1 - CNR / IRPI (Perugia) [Resp. Dott.ssa Florisa Melone]
L'attività di ricerca dell'U.O. si inquadra nell'ambito dei seguenti progetti:
Progetto METEO: l'obiettivo proposto è l'analisi spaziale, a scala meso locale, delle precipitazioni associate a sistemi frontali, tenendo conto sia dell'orografia dell'area di interesse sia delle caratteristiche meteorologiche di ogni singolo evento pluviometrico. L'area di studio è localizzata nell'entroterra dell'Italia centrale ed è caratterizzata da una orografia piuttosto complessa: su tale area è operativa, da circa 10 anni, una rete pluviometrica di 50 sensori con registrazione su supporto magnetico, oltre a 5 stazioni meteorologiche ubicate a varie quote sul livello del mare ed in punti dove l'influenza orografica è trascurabile. Nel corso dell'anno verrà fatta una validazione complessiva degli eventi di pioggia di rilevante entità, già selezionati in base ad un numero esiguo di stazioni pluviometriche, corredandoli anche dei relativi dati meteorologici ed immagini all'infrarosso del satellite geostazionario Meteosat. Si procederà poi ad una prima classificazione in base al tipo di perturbazione associata ad ogni singolo evento. Continuerà inoltre l'attività sia di gestione della rete pluviometrica sopramenzionata, di proprietà dell'IRPI, che di archiviazione dei dati su supporto informatico.
Progetto ARA-PIN: l'obiettivo proposto è lo sviluppo di una modellistica semplificata di tipo idraulico per la valutazione delle aree a rischio di inondazione lungo l'asta del fiume Tevere. La ricerca inizialmente consisterà nella valutazione dell'efficacia dei vari modelli disponibili in letteratura applicandoli ai casi storici di aree vulnerate della regione Umbria, di cui si stanno acquisendo i dati relativi all'evento, al territorio vulnerato ed ai rilievi delle sezioni caratterizzanti il corso d'acqua. Dal confronto dei risultati ottenuti sarà valutata, per ciascun modello la possibilità effettiva di ricostruzione del fenomeno di inondazione. Considerando che la simulazione di un allagamento coinvolge diversi aspetti complessi, quali l'interazione fluido-struttura, la presenza di forti pendenze, l'adeguata risoluzione spaziale con conseguente gestione di una notevole mole di dati, si individueranno i criteri necessari allo sviluppo di un modello semplificato che consenta di riprodurre coerentemente, anche per le aree dove i dati disponibili sono scarsi, i fenomeni di esondazione ed inondazione avvenuti lungo l'asta del fiume Tevere.
Progetto MIEP: Nell'ambito della modellistica semidistribuita di eventi di piena di tipo afflussi-deflussi si intende investigare:
Continuerà inoltre l'attività di acquisizione ed archiviazione dati di particolari eventi di piena relativi al bacino dell'Alta Valle del Tevere, ad alcuni suoi sottobacini e al bacino sperimentale del Niccone.
Progetto MITIGARA: l'attivita' di ricerca avra' come obiettivo la sperimentazione relativa alla definizione della pericolosita' geo-idrologica a varie scale ed in ambienti fisiografici diversificati. In particolare si prevede di:
* Completare la banca dati tematica per il bacino dell'alto Tevere con chiusura a P. Nuovo di Torgiano
* Realizzare modelli funzionali della pericolosita' da frana per il bacino dell'alto Tevere.
* Realizzare modelli funzionali di pericolosita' da frana per l'intero territorio umbro-marchigiano (20.000 km2) utilizzando dati a scala regionale (1:100.000) o sinottica (1:500.000).
* Confrontare i modelli prodotti a scala regionale e di bacino, nonchè con i modelli di dettaglio realizzati negli anni scorsi per alcune aree pilota (bacini del Tescio e del Carpina).
Progetto AVI: l'attivita' di ricerca avra' diversi obiettivi, fra i quali:
- il completamento di una cartografia digitale per l'intero bacino del Fiume Tevere riportante tutte le informazioni censite per le quali è nota con una certa affidabilita', la localizzazione;
- la valutazione della congruenza spaziale fra il censimento dei movimenti franosi AVI (relativo all'ultimo secolo) e le cartografie dei dissesti disponibili a piccola scala per le Regioni Umbria e Marche;
- la ricerca di relazioni spazio-temporali fra gli eventi idrologici estremi e l'occorrenza di esondazioni e/o frane con l'obiettivo di definire i tempi di ritorno degli eventi potenzialmente calamitosi e le soglie di allarme a scala regionale.
Nell'ambito del coordinamento del Progetto AVI, gli obiettivi che la U.O. si propone sono i seguenti:
- coordinamento dell'aggiornamento dell'archivio per il periodo 1991-1994;
- messa a punto di metodologie e tecniche per la validazione (sintattica e dei contenuti dell'archivio;
- pianificazione dell'integrazione di altre basi-dati gia' disponibili o di semplice acquisizione;
- definizione di strategie operazionali per un futuro aggiornamento od integrazione massiccia dell'attuale archivio;
- miglioramento degli strumenti per la diffusione interattiva, attraverso la rete telematica Internet, dell'archivio;
- creazione di documenti ipertestuali per la diffusione di rapporti di sintesi regionali e nazionali, nonchè di linee guida per la definizione del rischio idrogeologico a varie scale.
U.O. 3.2 - CNR / IFA (Roma) [Resp. Dott. Alberto Mugnai]
L'U.O. 3.2 nel corso del 1997 intende organizzare, in collaborazione con il Dipartimento di Ingegneria Elettronica dell'Università di Firenze, campagne di monitoraggio di eventi precipitativi (anche critici) sul bacino dell'Arno, i quali verranno osservati con il radar Polar 55C. Inoltre, verrà implementata sul processore SP20 del suddetto radar la misura dello spostamento di fase differenziale lungo la tratta, con cui sarà possibile ottenere una nuova stima della precipitazione e confrontarla con gli altri algoritmi ai fini di una eventuale ottimizzazione.
Per quanto riguarda l'attività radiometrica, verrà essenzialmente proseguita, e in parte completata, l'attività già intrapresa nel corso del 1996 con particolare riferimento a:
- completamento dei vari studi di sensibilità riguardanti l'algoritmo IFA-SAP ed altri algoritmi dello stesso tipo ("profile-based");
- partecipazione ad un progetto europeo, organizzato in ambito ESA parallelamente al progetto PIP-3 della NASA, che consiste nel confronto di vari algoritmi sviluppati in Europa per il telerilevamento delle precipitazioni a partire dalle osservazioni SSM/I, allo scopo di pervenire ad un algoritmo generale da utilizzarsi in ambito ESA;
- completamento dell'adattamento dell'algoritmo IFA-SAP alle frequenze ed alla risoluzione del futuro radiometro MIMR;
- sviluppo di un algoritmo che faccia uso contemporaneamente di dati radar e radiometrici da satellite, da utilizzare nell'ambito della futura missione TRMM e dell'eventuale Precipitation Explorer Mission.
In collaborazione con altre UU.OO. del Gruppo (e cioè, l'Istituto di Idraulica dell'Università di Genova e l'Istituto FISBAT del CNR di Bologna) verranno eseguite analisi di nuovi eventi di intensa precipitazione sul territorio nazionale, che saranno osservati sia dall'SSM/I che da altri sensori al suolo o su satellite (quali, il VISSR operante sul METEOSAT). Particolare attenzione verrà rivolta ad eventuali eventi sul bacino dell'Arno che saranno osservati simultaneamente col radar Polar 55C e da satellite (SSM/I e METEOSAT).
U.O. 3.20 - FISBAT / CNR (Bologna) [Resp. Prof. Franco Prodi]
Il contributo dell'U.O. al progetto esecutivo 1997 si inquadra nell'ottimizzazione dell'uso dell'infrarosso satellitario (IR) e del visibile (VIS) per la stima della intensità di precipitazione, particolarmente in un contesto operativo di applicabilità al nowcasting ed alla previsione di piena.
Fra le nuove opportunità vi sono le combinazioni di immagini IR con quelle da radiometri passivi alle microonde, con dati da reti di radar al suolo, con previsioni da modelli alla mesoscala e ad arca limitata. Particolare attenzione verrà posta all'uso della tecnica NAW validata da radar meteorologici.
L'obiettivo che ci si propone verrà raggiunto anche migliorando la conoscenza della struttura dei sistemi di precipitazione in Europa e nel Mediterraneo: parte dell'attività di ricerca sarà dedicata alla classificazione della struttura di tali sistemi, sia frontali che convettivi. In particolare si lavorerà alla applicazione delle conoscenze acquisite dal gruppo, per merito della sua partecipazione a programmi europei (MEFFE, COST 78), a tecniche di previsione a breve degli eventi alluvionali in Italia.
U.O. 3.22 - CSITE / CNR (Bologna) [Resp. Dott. Alberto Carrara]
Nel corso del 1997 l'U.O., in armonia con le attivita' svolte nel corso degli anni passati e con quanto in via di realizzazione, sempre in collaborazione con le UU.OO. attive sulle medesime tematiche (ed in particolare l'U.O. del CNR-IRPI di Perugia) intende svolgere le seguenti attivita':
1. Completare la raccolta e digitalizzazione dei dati di un'ampia porzione del territorio dell'alto bacino del Tevere e procedere alla realizzazione della cartografia della pericolosita' idrogeologica della stessa. Si prevede di completare la raccolta dei dati di base per circa il 60% del territorio in esame entro il primo semestre del 1997. In tal modo, sara' possibile sviluppare i primi modelli predittivi, valutando concretamente potenzialita' e limiti della cartografia come strumento per favorire la previsione e prevenzione della pericolosita' connessa agli eventi calamitosi. Nella restante parte dell'anno, si procedera' sia ad estendere la raccolta degli stessi, che ad avviare le operazioni di digitalizzazione.
2. Effettuare un'analisi comparata tra i dati dell'archivio AVI e quelli ottenuti/ottenibili tramite l'indagine geologico-geomorfologica al suolo e a mezzo di aereo-fotointerpretazione. Si prevede una valutazione della qualita' ed attendibilita' dei dati dell'archivio AVI per il territorio umbro-marchigiano e, in particolare, per l'alto bacino del Tevere. Si prevedono inoltre i campionari sulla rilevazione dei dati tratti dai quotidiani al fine di accertare l'entita' degli errori casuali e sistematici. Parimenti, si intende proseguire nell'analisi comparata tra dato AVI e quello ottenuto tramite l'indagine geologico-geomorfologica sul terreno e a mezzo della foto-geologia.
3. Sperimentare sistemi multimediali per l'accesso all'informazione distribuita sui rischi naturali e procedere alla realizzazione di un modulo prototipale inteso all'interrogazione remota di dati spaziali. Si intende svolgere, prima, uno studio sulle piu' recenti realizzazioni nel settore dell'accesso distribuito di dati geografici e quindi sviluppare un modulo prototipale per la consultazioni di dati spaziali tramite i piu' comuni browsers. Ricreare le potenzialità dell'ambiente GIS su rete ipermediale può infatti costituire un obiettivo di grande interesse applicativo per tutti gli utilizzatori di tale tipologia d'informazioni.
U.O. 3.35 - CNR - IRRS Telerilevamento [Resp. Dott. P. A. Brivio]
L'U.O., attiva nell'ambito del progetto METEO, intende sviluppare ricerche destinate alla estrazione dei alcuni parametri geofisici di interesse nella modellistica idrologica distribuita della risposta idrologica a scala di bacino e per la definizione della loro variabilitˆ spazio-temporale all'interno dell'area di studio, mediante l'utilizzo dei dati provenienti da sensori satellitari operanti nella porzione di spettro elettromagnetico dal visibile fino all'infrarosso termico. Con queste indagini si intendono analizzare una serie di immagini riprese dal satellite Landsat Thematic Mapper, caratterizzate da una risoluzione geometrica relativamente spinta, in modo che i parametri fisici da esse derivabili per la stima delle componenti del bilancio energetico all'interfaccia superficie atmosfera risultino adatti all'impiego all'interno della modellistica idrologica distribuita. L'attivita' di ricerca sarà condotta in stretta collaborazione con l'U.O. del DIIAR-Politecnico di Milano, che da un lato e' interessata alla conoscenza dello stato di imbibimento della superficie del bacino mediante l'uso dei sensori a microonde attive SAR e dall'altro possiede le necessarie competenze sulla modellistica idrologica distribuita. Si presume che una migliore caratterizzazione dello stato delle superfici possa essere ottenuta mediante una analisi combinata delle informazioni spettrali nello spazio (temperatura superficiale/indice di vegetazione) poiche' in tale spazio sono contenute molte piu' informazioni sugli attributi biofisici e sui processi attivi delle superfici studiate che non quelle derivabili dall'analisi dei singoli parametri.
La stima a scala di bacino delle diverse componenti del bilancio radiativo alla superficie richiede l'integrazione fra una serie di misure idrometeorologiche al suolo con i dati multispettrali telerilevati. Poiche' il segnale radiometrico registrato a bordo dei satelliti risulta dalla combinazione di diverse componenti occorre essere in grado di disaggregare tali contributi per estrarne quelli imputabili alle superfici. Per questo motivo si intendono sperimentare alcune tecniche di inversione delle misure spettrali eseguite dai sensori satellitari che mediante l'uso di modelli di trasferimento radiativo permettono di stimare le riflettanze delle superfici. Verranno quindi analizzate l'influenza e il contributo dell'atmosfera sul segnale radiometrico, la radiazione solare uscente a onde corte secondo il metodo dell'albedo spettrale e la radiazione uscente a onde lunghe nell'infrarosso termico, al fine della stima dell'evapotraspirazione e della radiazione netta per la determinazione dei flussi di energia a scala puntuale e a scala di bacino.
U.O. 3.6 - Dipartimento di Ingegneria Idraulica ed Ambientale (Univ. Pavia) [Resp. Prof. Luigi Natale]
Nel campo della dinamica dei fenomeni valanghivi è prevista la prosecuzione dell'operazione di calibratura dei codici di calcolo preesistenti. Parallelamente gli sforzi investigativi saranno rivolti ad un approfondimento degli aspetti reologici , al fine di superare l'attuale incertezza nella descrizione del comportamento meccanico della neve in movimento, aspetto che ha reso sensato fino ad ora l'utilizzo di approcci modellistici di tipo integrale.
La ricerca di argomento idrologico proseguirà quanto già intrapreso negli anni precedenti, fino a concludere la messa in opera del sistema di preannuncio in tempo reale delle piene del Ticino e del Po finalizzato alla previsione delle altezze idrometriche del Ticino a Pavia. Saranno confrontati diversi criteri modellistici e differenti algoritmi di calcolo valutando il campo di applicabilità di ciascuno. In particolare la procedura già messa in atto sarà corredata di un algoritmo che fornirà la misura statistica della precisione della stima. Sarà valutata inoltre l'applicabilità di queste procedure alla formazione dei deflussi, cioè alla trasformazione della pioggia in portata. Gli studi saranno rivolti a casi concreti, cioè a bacini sui quali esistono reti di rilevamento delle grandezze idrologiche in esame.
L'U.O. 3.6 intende inoltre sviluppare una linea di ricerca riguardante lo studio delle condizioni di allagamento nelle aree di conoide in quanto il problema presenta notevoli particolarità costituite dall'accentuato carattere di bidimensionalità della corrente di piena, dalla repentinità e distruttività del fenomeno e dalla forte mobilità dell'alveo nei conoidi.
U.O. 3.11 - Istituto di Idraulica (Univ. Palermo) [Resp. Prof. Mario
Santoro]
L'U.O. attiva presso l'Istituto di Idraulica di Palermo ha messo a
punto modelli idraulici di propagazione delle piene in aree urbane ed extraurbane,
per mezzo dei quali è possibile ricostruire estensione, altezza e durata
degli allagamenti: utilizzando la struttura a dati distribuiti ottenibile
mediante le nuove tecnologie di gestione del territorio, nel corso del
1997 l'U.O. intende proseguire nella messa a punto di un modello idrologico
basato essenzialmente sulla struttura del TOPMODEL per quanto attiene la
formazione della pioggia netta, e del GIUH per la propagazione in rete.
La calibrazione di tale modello avrà luogo non appena saranno disponibili
i dati del bacino sperimentale di Maganoce, recentemente attrezzato. Verranno
quindi analizzati i danni conseguenti ad eventi alluvionali, sia in area
urbana che extraurbana, al fine di ricavare dei parametri che consentono
di legare l'entità del danno con la probabilità di occorrenza, ciò onde
stimare i costi accettabili per interventi di protezione.
U.O. 3.12 - Dipartimento di Ingegneria Civile (Univ. Firenze) [Resp.
Prof. Ignazio Becchi]
L'U.O. 3.12 opererà nel corso del 1997 nell'ambito dei seguenti progetti:
PROGETTO TRAFFICO: Interferenza tra i fenomeni alluvionali e la rete dei trasporti stradali e ferroviari. L'obiettivo della ricerca è di modellare in via probabilistica la reazione umana del guidatore, la dinamica dell'acqua in presenza di veicoli e le interferenze tra esondazione e rete viaria allo scopo di individuare le strategie da perseguire per la segnalazione e la prevenzione di casistiche critiche. Il progetto prevede la realizzazione di un certo numero di modelli dinamici dei due aspetti su una zona campione, l'analisi dell'interferenza ed il confronto dei risultati conseguiti, anche alla luce di fenomeni realmente accaduti. Nel corso del 1997 si allestiranno i due modelli base e si procederà ad un simposio di avvio dei lavori che permetta di concertare le modalità di lavoro incrociato e di approvare collegialmente i singoli passi.
PROGETTO FIRENZE: Tecniche e metodi per la diffusione delle conoscenze sui fenomeni alluvionali in ambiente urbano. L'obiettivo del progetto è la realizzazione di una struttura ospitante:
- un ampio modello fisico della città di Firenze, su cui verranno riprodotti i fenomeni alluvionali ; oltre ad attività di tipo didattico, il modello fisico sarà anche oggetto di attività di ricerca sulla previsione delle piene;
- una galleria di osservazione che permetta a personale anche non qualificato di seguire le sperimentazioni sul modello fisico con la guida di idonei sistemi di informazione;
- una serie di spazi espositivi dedicati all'allestimento di mostre sulle tematiche concernenti i fenomeni alluvionali; in particolare, le caratteristiche geologiche ed idrauliche del bacino dell'Arno, la ricostruzione storica degli interventi sul territorio ed il loro impatto sul verificarsi dei fenomeni di piena, l'analisi morfoclimatologica del bacino, i sistemi di rilevamento di dati meteorologici ed i modelli di previsione delle piene.
- uno spazio dedicato alla riproduzione dei fenomeni alluvionali mediante tecniche di "realtà virtuale", sempre a scopo didattico ;
- un centro di raccolta ed archiviazione di dati concernenti i fenomeni alluvionali.
Nel corso del 1997 si completerà il progetto di massima e di svilupperà il progetto di riporto all'edificato esistente.
PROGETTO ARNO: Tecnologie avanzate di misura per il preannuncio delle piene. Durante il 1997 si intende operare per l'adeguamento delle 6 stazioni, di cui 5 pluviometriche e termoigrometriche, 1 meteorologica completa di 6 sensori, al fine di realizzare il collegamento alla rete di monitoraggio in telemisura del Servizio Idrografico e Mareografico Nazionale, operante sul bacino dell'Arno. Tali stazioni sono state installate negli anni passati allo scopo di consentire, se pure su di un'area limitata, il rilevamento di dati pluviometrici, termometrici e igrometrici al suolo con una densità spaziale tale da consentire la sperimentazione per la messa a punto di tecniche di integrazione fra dati pluviometrici a terra e dati radar. Per questo motivo in parallelo all'adeguamento delle 6 stazioni si intende proseguire nella campagna sperimentale di misura delle precipitazioni mediante il radar meteorologico installato a Montagnana (FI), in collaborazione con il Dipartimento di Ingegneria Elettronica di Firenze e l'I.F.A.-CNR.
Inoltre al fine di sperimentare le tecniche di acquisizione e di integrazione dei dati impiegati con i modelli di previsione delle piene, si intende proseguire nelle sperimentazioni dell'analisi idrologica distribuita spazialmente. Tale analisi è mirata alla valutazione dei deflussi tramite la modellazione della propagazione dell'onda di piena nel reticolo idrografico e mediante l'utilizzo di mappe digitali distribuite sia nella rappresentazione delle caratteristiche geomorfologiche ed idrologiche del bacino idrografico, sia nell'impiego di dati idrometeorologici provenienti da misure puntuali o da sensori avanzati (radar meteorologico, satellite).
Un altro aspetto su cui si intende concentrare l'attività di ricerca è il legame tra le caratteristiche delle serie storiche di precipitazioni giornaliere e quelle ricavabili da registrazioni pluviometriche. Sulla base di serie di dati pluviografici, digitalizzati alla massima risoluzione compatibile, si effettueranno analisi statistiche mirate ad approfondire le cause fisico-climatiche che producono significative disomogeneità di comportamento tra le varie stazioni. Si introdurranno inoltre nuove tecniche di indagine tese in particolare a fornire elementi di collegamento tra il comportamento statistico delle precipitazioni e i principali parametri fisico - climatici del territorio. In questo ambito, simulando gli scenari più comuni in termini di risorse informative, si indagherà la potenzialità nella stima della probabilità spazio-temporale di non pioggia, da una parte, di modelli lineari multiregressivi su variabili climatiche puntuali e geo-orografiche e, dall'altra, delle reti neurali.
Infine relativamente al progetto VAPI, concentrando l'attenzione sui bacini toscani nell'area di competenza del Servizio Idrografico e Mareografico di Pisa, si intende completare la caratterizzazione geomorfologica dei bacini considerati, e condursi alla redazione finale del rapporto regionale, da inserire nella sintesi nazionale.
Proseguirà la collaborazione con il Massachusetts Institute of Technology al fine di verificare ulteriormente, sul bacino dell'Arno, i risultati scaturiti dagli studi svolti in collaborazione nel passato e allo scopo di corredare gli studi di radar-meteorologia dei necessari supporti di conoscenza fondamentale. Si intende inoltre portare avanti la collaborazione con l'Ufficio Idrografico e Mareografico di Pisa, soprattutto per ciò che concerne il collegamento delle 6 stazione alla loro rete di monitoraggio, e con il Comando dei VV.FF. di Firenze per la realizzazione di un centro di documentazione della Protezione Civile.
U.O. 3.15 - Dipartimento di Ingegneria Elettronica (Univ. Firenze)
[Resp. Prof. Dino Giuli]
Nel corso del 1997, l'attività di ricerca dell'U.O. 3.15 si svilupperà intorno alle consuete tematiche di radar meteorologia e monitoraggio della precipitazione mirato ad applicazioni idrogeologiche nell'ambito dei progetti Mitigara e Meteo-Argo, qui sinteticamente riassunte:
- Metodi ottimali di trattamento ed integrazione con dati pluviometrici dei dati radar multiparametrici;
- Metodi di correzione - integrata laddove necessario - dei dati di riflettività provenienti da radar Doppler in banda C operanti in area collinare e montuosa: attenuazione da propagazione in pioggia, occultazione del fascio di antenna;
- Metodi di discriminazione delle idrometeore mediante tecniche multiparametriche;
- Analisi dell'influenza della dinamica degli eventi di precipitazione sulle stime radar di pioggia;
- Metodi di integrazione dei dati di precipitazione radar con modelli idrologici orientati alla previsione.
Tali attività si avvarrano, come in precedenza, della collaborazione con il Dipartimento di Ingegneria Civile dell'Università di Firenze, con l'Istituto di Fisica dell'Atmosfera di Roma e con il PIN - Centro Studi di Ingegneria di Prato, attraverso anche l'analisi dei dati del radar POLAR 55C di Montagnana (Firenze). A tale riguardo, si ipotizza (la realizzazione richiede però un certo sforzo in termini finanziari e di mesi/uomo) di implementare la misura del parametro KDP (costante di sfasamento differenziale da propagazione) sul suddetto sensore radar.
Riguardo al trattamento dei dati radar, verranno più specificatamente trattati metodi di analisi/correzione dei dati Doppler: da una parte, proseguendo con le ricerche riguardanti le tecnica di dealiasing effettuate nel corso del 1996, valutando la necessità e la possibilità di integrarla con altre tecniche di dealiasing basate su un diverso principio, e dall'altra utilizzando l'informazione di velocità media radiale Doppler corretta dal fenomeno di aliasing per ricostruire i campi totali di velocità (radiale più tangenziale). L'obiettivo è sfruttare la continuità spaziale delle mappe di velocità media Doppler radiale in presenza di precipitazione allo scopo di stimare - mediante opportuni modelli e ipotesi - il campo di velocità media tangenziale incognito, eventualmente mediato su un intervallo corrispondente ad un certo numero di scansioni radar successive.
Si prevede inoltre di approfondire il tema della ricostruzione di campi di precipitazione su area limitata (20x20 Km) mediante misure di attenuazione a microonde effettuate su diverse tratte trasmettitore-ricevitore (o riflettore passivo) definite da una assegnata topologia di rete. Gli studi condotti hanno mostrato che a causa dell'impossibilità pratica di collocare numerose tratte nell'area, il problema di inversione è fortemente malcondizionato e una ricerca di soluzioni basata su metodi deterministici richiede l'introduzione di pesanti vincoli fisici aggiuntivi. Sulla scorta di queste osservazioni, si è fatto uso di una tecnica stocastica di ottimizzazione globale, consistente in una prima fase di campionamento stocastico nel dominio di ricerca delle soluzioni, seguita da successive e iterate ricerche di minimo locale del funzionale di errore. In questa ottica, anziché pervenire con forte onere computazionale ad una sola soluzione 'ottima', ma relativamente ad un insieme di misure inadeguato, si giunge in generale a più soluzioni 'compatibili' con il vettore delle attenuazioni di tratta osservato, in tempi dell'ordine di poche decine di secondi. Si sono quindi definiti un modulo di ottimizzazione/rifiuto delle soluzioni trovate, basato su alcuni criteri di congruità della loro proiezione nel dominio di misura, e un modulo di controllo finale per l'arresto od il raffinamento ulteriore delle soluzioni mediante ulteriore ricerca di minimo locale. La continuazione delle ricerche in questo campo è mirata principalmente al raffinamento ed ottimizzazione dei diversi moduli descritti sopra, ed alla definizione di adeguate strategie di inseguimento delle celle di precipitazione mirate al monitoraggio in tempo reale. Si vuole infine valutare quanto i diversi parametri di ricerca delle soluzioni dipendano dalla complessità della rete di rilevamento adottata.
U.O. 3.16 - Centro di ricerca In Monitoraggio Ambientale (CIMA) (Univ. Genova) [Resp. Prof. Paolo La Barbera]
Obiettivo della ricerca che verrà sviluppata dall'U.O. nel corso del 1997 è la formalizzazione di tecniche di disaggregazione delle previsioni meteorologiche fisicamente basate nel caso di eventi estremi di precipitazione: in particolare si trasferirà il contenuto previsionale fornito in termini di volumi totali di precipitazione su larghi intervalli spazio-temporali in stime probabilistiche della struttura interna del campo di pioggia e quindi si valuterà il rischio di crisi nei bacini idrografici di medio-piccole dimensioni (Progetto METEO).
Per quanto riguarda la disaggregazione delle previsioni meteorologiche fisicamente basate ai fini della quantificazione, in termini probabilistici, degli effetti al suolo degli eventi estremi di precipitazione, verranno studiate le modalità di disaggregazione delle previsioni numeriche di precipitazione che possano consentire una stima a livello probabilistico del rischio di esondazione nei medio-piccoli bacini delle regioni a conformazione orografica complessa. In particolare si perfezioneranno metodi stocastici di disaggregazione basati sulla generazione diretta di campi aleatori con assegnate caratteristiche di insieme ed opportuni vincoli a valori puntuali (pluviometri). Verranno inoltre sviluppate tecniche di disaggregazione delle previsioni LAM che consentano direttamente l'utilizzo degli scenari di precipitazione stocasticamente derivati nell'ambito di una modellistica afflussi-deflussi a carattere distribuito.
Per ciò che attiene la modellazione afflussi-deflussi a carattere distribuito per la caratterizzazione in tempo reale del rischio di piena nei bacini italiani a seguito di allarme idrometeorologico, verranno sviluppati modelli a carattere distribuito o semi-distribuito che siano in grado di ottimizzare lo sfruttamento del contenuto informativo della struttura geomorfologica del territorio e la necessaria rapidità di esecuzione su vasti comprensori geografici richiesta dall'applicazione in tempo reale delle procedure di allerta idrometeorologico. La modellazione sarà inizialmente calibrata sul territorio della regione Liguria e successivamente estesa potenzialmente all'intero territorio nazionale, sviluppando procedure automatiche di auto-calibrazione del modello in funzione dei bacini idrografici simulati.
Con riferimento, da ultimo allo sviluppo di sistemi di monitoraggio integrati per la raccolta in tempo reale e l'archiviazione automatica dei dati idrometeorologici raccolti da fonti diverse per i bacini del territorio italiano, verrà completata la definizione delle tecnologie e delle specifiche necessarie alla costituzione del sistema integrato che possa gestire l'informazione pluviometrica, idrometrica e satellitaria (immagini da satellite geostazionario nella banda del visibile e dell'infrarosso termico) nonchè i risultati (ovvero le previsioni) della modellazione numerica (LAM) opportunamente disaggregati alle opportune scale spazio-temporali. Verranno inoltre studiate le modalità con cui tale sistema potrà interagire con una banca di modelli idrologici in grado di riprodurre il comportamento dei bacini di maggiore interesse chiusi alle sezioni ove maggiore è l'esposizione al rischio.
Il Gruppo si è impegnato negli ultimi anni a fornire strumenti e servizi di formazione permanente e di sostegno ai servizi tecnici delle amministrazioni locali per la preparazione di figure professionali con specifiche competenze nella valutazione delle vulnerabilità del territorio nei confronti del rischio idro-meteorologico: l'U.O. 3.16, come già in passato, contribuirà a tale funzione attraverso la definizione di linee guida e procedure finalizzate alla preparazione di documenti formativi tradizionali così come interattivi e multimediali, costituiti da moduli didattici ripetibili ed utilizzabili per esperienze di comunicazione e formazione a distanza (progetto FORMAZIONE).
U.O. 3.24 - Dipartimento Territorio e Sistemi Agro-Forestali (Univ. di Padova) [Resp. Prof. S. Fattorelli]
L'U.O., attiva nell'ambito dei progetti METEO e MIEP, intende sviluppare:
Per quanto riguarda la stima di campi di precipitazione tramite radar meteorologico (METEO), si intende definire le procedure ed i vincoli necessari per ottenere stime di accuratezza tale da costituire un ingresso adeguato per i modelli idrologici destinati alla previsione in tempo reale dei deflussi di piena. Le ricerche condotte di recente dall'U.O. sulla base di una cospicua dotazione sperimentale di dati radar di precipitazione messi a disposizione dal CSIM - Regione Veneto, e relativi ad un radar in banda C di tipo Doppler posto sui Colli Euganei presso Padova, hanno permesso di individuare nella variabilità verticale del campo di riflettività una delle maggiori sorgenti di incertezza nella stima radar di precipitazione in zone orograficamente complesse. Tale eterogeneità è essenzialmente collegata alla presenza della cosiddetta `banda brillante' (posta in corrispondenza dello strato di scioglimento che separa la regione con precipitazione solida da quella sottostante con precipitazione liquida) ed al fenomeno di parziale riempimento del fascio radar. Gli effetti di tale variabilità sono particolarmente significativi durante eventi di carattere frontale con presenza di precipitazioni di tipo stratiforme a debole sviluppo verticale. Si intende pertanto sviluppare ulteriormente la ricerca in questa direzione, con lo scopo di aumentare l'affidabilità delle procedure di correzione già proposte e di verificarne l'uso operativo. La procedura per la correzione degli effetti della variabilità verticale del campo di riflettività è fondata sulla identificazione di una funzione, definita come `Profilo Verticale di Riflettività - PVR', e sull'utilizzazione di tale funzione per il calcolo di una funzione di correzione univocamente definita sulla base del PVR e delle caratteristiche geometriche del fascio radar. Fra le assunzioni utilizzate per l'identificazione di tale funzione, un ruolo rilevante ha l'ipotesi di omogeneità orizzontale del PVR. Tale ipotesi può limitare l'applicazione operativa della tecnica di correzione. Si intende pertanto sviluppare e testare una procedura che, sulla base dell'utilizzazione di dati provenienti da più alzi di antenna, quali quelli normalmente disponibili dall'osservazione volumetrica radar dell'atmosfera, consenta di identificare delle funzioni di PVR locali. La validazione delle procedure di correzione delle stime radar verrà condotta sia in ambiente di simulazione, con tecniche Monte Carlo, sia mediante l'impiego di reali osservazioni radar..
Per quanto riguarda invece la previsione dei campi di precipitazione tramite combinazione di misure da sensori al suolo, da radar e da satellite, sempre in ambito METEO, la ricerca è finalizzata alla previsione a breve e brevissimo termine (1-2 ore) dei campi di precipitazione per l'identificazione di situazioni di rischio idrometeorologico ed è intesa a sviluppare modelli alternativi agli schemi attuali basati sulla avvezione. La previsione a breve termine dei campi di precipitazione verrà effettuata tramite un approccio di tipo `ibrido', in cui un semplice modello di bilancio per una colonna di nube viene associato ad un classico schema di avvezione. Un modello microfisico di tipo dinamico descrive, in modo necessariamente sommario, i processi di formazione della precipitazione all'interno della colonna di nube. Il modello prevede l'utilizzazione di dati radar a diverse elevazioni per la stima del contenuto liquido della colonna di nube, e dell'informazione satellitare all'infrarosso al fine di valutare l'altezza della stessa. Il modello, originariamente sviluppato presso l'Iowa Institute of Hydraulic Research, verrà esteso al fine di tener conto dei fenomeni di arricchimento orografico della precipitazione. Verrà applicato ad una serie di eventi di precipitazione osservati tramite il radar di Teolo. Verrà inoltre effettuata un'analisi di sensibilità, intesa ad evidenziare il miglioramento nell'affidabilità delle previsioni in tempo reale dei deflussi di piena ottenute tramite l'uso di tale modello, a fronte dell'utilizzazione di metodi convenzionali di previsione della precipitazione.
Con riferimento all'analisi di sensitività dei modelli idrologici distribuiti rispetto agli errori di stime dei campi precipitazione (MIEP) si intende analizzare l'influenza della distribuzione spaziale della precipitazione sulla simulazione delle corrispondenti portate di piena, operando a diverse scale di bacino e di aggregazione della precipitazione e utilizzando diversi modelli idrologici, necessariamente distribuiti. In particolare, l'indagine focalizzerà gli aspetti relativi alla sensibilità dei modelli idrologici considerati rispetto agli errori dovuti ad un incompleto campionamento spaziale del campo di pioggia. Si ipotizza quindi che l'errore nella stima di precipitazione che alimenta i modelli di simulazione afflussi-deflussi sia limitato alla incompleta conoscenza della distribuzione spaziale effettiva. Tale analisi verrà condotta in ambiente di simulazione tramite un approccio Monte Carlo, con la generazione di un elevato numero di reti pluviometriche di varie densità e configurazioni, ottenute in base ad un campionamento di mappe radar reali relative agli eventi disponibili osservati dal radar di Teolo (C.S.I.M. - Regione Veneto). L'interpolazione dei valori puntuali così ottenuti, effettuata tramite le tecniche della geostatistica o tramite funzioni deterministiche (Splines), consente di generare nuove mappe che riproducono il campo descritto dal radar, assunto quale campo reale, con diverso grado di approssimazione in relazione alla densità di campionamento. Si intende dunque indagare l'effetto che tale tipo di errore comporta sull'accuratezza delle simulazioni del deflusso, ritenendo esatte quelle prodotte con l'impiego della precipitazione radar. Poiché inoltre appare ragionevole ipotizzare che l'entità dell'effetto possa essere legata anche al tipo di modello impiegato, ed in particolare al meccanismo di produzione del deflusso superficiale simulato, è previsto l'utilizzo comparato di diversi modelli, caratterizzati appunto da diversi meccanismi di produzione del deflusso superficiale, ovvero quello Hortoniano e quello Dunniano. Il confronto verrà inoltre esteso all'analisi di bacini caratterizzati da diverse scale spaziali. Parallelamente verranno valutati, secondo una metodologia di simulazione, gli effetti di alcuni tipici errori che si manifestano nella stima radar di precipitazione. A tale scopo, verrà utilizzato un modello di simulazione delle osservazioni radar.
Con riguardo invece allo sviluppo e validazione di modelli distribuiti di previsione in tempo reale delle piene (MIEP) si intende sviluppare un modello idrologico di tipo distribuito, per la previsione in tempo reale dei deflussi di piena, in grado di funzionare in modalità adattiva, ovvero utilizzando l'informazione idrometeorologica relativa al bacino disponibile on line, al fine di aggiornare i propri parametri e le proprie variabili di stato. In particolare, verranno esaminate diverse procedure di aggiornamento on line al fine di valutarne l'efficacia nella compensazione degli errori insiti nelle stime radar di precipitazione. Verranno a tale scopo utilizzate stime radar messe a disposizione dal radar di Teolo (CSIM - Regione Veneto) per una serie di eventi di piena osservati in corrispondenza di due bacini idrografici.
U.O. 3.28 - Dipartimento di Informatica, Sistemistica e Telematica
(Univ. di Genova) [Resp. Prof. R. Minciardi]
L'U.O. propone per il 1997 un'attività di ricerca inquadrata nell'ambito
del progetto METEO, relativa ai seguenti punti:
Determinazione di modelli stocastici di campi di pioggia mediante l'integrazione ottimale di dati provenienti da sensori diversi. L'obiettivo dell'attività di ricerca che viene proposta è costituito dallo sviluppo di tecniche di co-kriging ottimizzate, per la ricostruzione di campi di pioggia sulla base delle osservazioni provenienti da tre diversi tipi di sensori: i pluviometri, il radar meteorologico, ed i risultati dell'elaborazione delle immagini Meteosat all'infrarosso. La ricostruzione in questione si riferisce naturalmente ad un intervallo temporale prefissato, sufficientemente breve (ad es., mezz'ora). Le tre diverse tipologie di dati sono caratterizzate da notevoli differenze, per quanto riguarda la precisione, la disponibilità, ed anche il significato fisico intrinseco (le misure pluviometriche sono infatti disponibili con continuità pressochè completa nel tempo, ma sono "sparse" nello spazio; le misure radar non sono disponibili con continuità nel tempo, ma, quando sono disponibili, ricoprono un'area piuttosto vasta della regione di interesse; le "misure" provenienti dall'elaborazione delle immagini Meteosat non sono in realtà misure vere e proprie, ma rappresentano un'informazione di tipo prevalentemente "spaziale", in quanto consentono di individuare, con significative approssimazioni, le aree ad alta probabilità di intensa precipitazione). Risulta quindi necessario, prima dell'applicazione della procedura di integrazione dei tre tipi di dati, determinare un modello di variabilità stocastica (spaziale) per ciascuna tipologia di misura, e stimarne i parametri e gli elementi caratteristici. Nel corso dell'attività di ricerca verrà inoltre valutata la possibilità di estendere l'approccio geostatistico considerando anche la variabile temporale. Tale possibilità risulta interessante anche in relazione alla eventuale elaborazione delle immagini Meteosat al fine della predizione dell'evoluzione delle aree ad alta probabilità di precipitazione intensa. Verrà inoltre analizzata la possibilità di un collegamento fra l'approccio di tipo geostatistico sopra descritto e un altro approccio, anch'esso oggetto di crescente attenzione nella letteratura relativa ai modelli di pioggia, riguardante l'impiego di modelli di tipo multifrattale stocastico. Tali modelli sembrano in grado di rappresentare l'intrinseca complessità del fenomeno in esame, con tutte le sue caratteristiche di 'irregolarità strutturale', e di generare eventi estremi quali effettivamente si possono riscontrare nella realtà.
Elaborazione di immagini Metosat. L'obiettivo di questa tematica di ricerca è lo sviluppo e la sperimentazione di tecniche per l'identificazione e la previsione dell'evoluzione di aree ad alta probabilità di precipitazione intensa nelle immagini Meteosat all'infrarosso. In questo ambito, l'attività che si intende svolgere è innanzitutto relativa ad una sostanziale modifica della procedura di segmentazione delle immagini utilizzata per l'individuazione delle regioni ad elevata probabilità di precipitazione intensa. Più precisamente, si intende definire una procedura di campionamento del contorno di tali regioni, in modo da minimizzare la quantità di informazione necessaria, mantenendo però una buona descrizione del fenomeno sotto osservazione. Verranno inoltre riscritte le procedure per il "tracking" delle aree in questione, allo scopo di migliorare la precisione con cui vengono trattati i casi di scissione e di fusione fra tali aree.
Definizione della struttura di un sistema di supporto alle decisioni per la valutazione del rischio idrogeologico. L'attività prevista per il prossimo anno sarà dedicata innanzitutto alla definizione dell'architettura informatica complessiva del sistema considerato, con particolare riguardo alla individuazione delle specifiche per le intefacce fra i vari moduli e l'interfaccia utente. L'impiego in tempo reale del sistema di supporto in questione presuppone la disponibilità sul territorio di una serie di punti di raccolta dati (pluviometrici, idrometrici, ecc.). Tali dati potranno eventualmente essere integrati da informazioni costituite da immagini pittoriche delle zone particolarmente a rischio. Sarà quindi necessario l'impiego di una infrastruttura di rete che risulti affidabile per l'acquisizione e la disseminazione dei dati sul territorio. Parte dell'attività di ricerca sarà quindi dedicata alla definizione di una struttura di rete (radio) da utilizzarsi in situazioni di emergenza e dei relativi protocolli di accesso al canale, ed allo studio di tecniche di elaborazione dei segnali per la compressione entropica dei dati acquisiti così da consentirne una trasmissione "economica", in termini di risorse di rete.
U.O. 3.33 - Centro Internazionale di Idrologia "Dino Tonini" (Univ. di Padova) [Resp. Prof. A. Rinaldo]
L'U.O., attiva pres so il centro Tonini dell'Università di Padova, approfondirà temi in materia di risposta idrologica mettendo a punto alcuni strumenti per la deduzione dello GIUH dalla funzione di ampiezza. L'applicazione a bacini reali consentirà di realizzare modelli geomorfologici e idrologici completi e di porre a confronto dati misurati e valori calcolati. Si tratta di modelli del tipo ad afflussi- deflussi fisicamente basati che impiegano come parametri grandezze fisiche rappresentative della dinamica dei processi idrologici rilevanti. È necessaria la definizione di metodi per la stima di questi parametri che prevedano una dipendenza dai caratteri dell'evento di precipitazione. Verrà in tal modo proposto un modello geomorfoclimatico in grado di esprimere i caratteri di non linearità e di non invarianza della risposta.
Si intende inoltre procedere alla realizzazione e utilizzazione di strumenti per la simulazione del comportamento dei sistemi idrografici da impiegare in progetti reali di monitoraggio per il controllo delle piene di alcuni bacini.
Nello stesso tempo si proseguirà con le analisi dei caratteri geomorfologici dei sistemi fluviali e con l'approfondimento della teoria delle OCNs. L'analisi della risposta dei versanti con la definizione di modelli di pioggia efficace, sarà condotta con nuove tecniche in via di perfezionamento che verranno testate su un'ampia serie di bacini reali.
U.O. 3.36 - Centro Universitario per la Previsione e Prevenzione Grandi Rischi (CUGRI) (Univ. Salerno) [Resp. Prof. E. Pugliese Carratelli]
Il Progetto LIT, di recente attivazione, svolge una attività interlinea (Linee 1, 2 e 3), che si propone di costituire una base di dati dinamica del rischio di origine meteo e marina lungo i litorali italiani e di mettere a punto adeguate di metodologie di prevenzione e di intervento per la protezione civile. L'obiettivo principale dell'U.O. CUGRI è quello di sviluppare tecniche computazionali per la risoluzione di situazioni complesse dal punto di vista geometrico e/o granulometrico.
L'attività dell'U.O. sarà volta ad adattare, mettere a punto e se necessario sviluppare nuove tecniche particolarmente adatte ai problemi della protezione civile. Per l'anno di riferimento l'U.O. si concentrerà sui problemi idrodinamici delle azioni trasversali alla linea di costa (cross\shore), ed in particolare sugli effetti di risalita delle onde (run\up).
A latere di questa attività, e compatibilmente con le risorse disponibili, l'U.O. intende affrontare i problemi di interazione tra vento e costa e lo studio dell'evoluzione morfologica di situazioni locali in prossimità di strutture a mare.
Per quanto concerne l'effetto del moto ondoso sulle coste, è da notare che in prossimità delle coste di natura sabbiosa l'altezza delle onde è comparabile con la profondità dell'acqua e la risalita dell'onda lungo la costa è caratterizzata dal vistoso fenomeno di rottura di quest'ultime (breaking waves): ne consegue che, in generale, il calcolo della distanza di run\up non può essere effettuato con i normali metodi di integrazione delle equazione per le acque basse (shalllow water). L'U.O. pertanto si propone di sviluppare metodi numerici alternativi per tenere conto di tali aspetti. L'approccio che si intende seguire è basato sull'uso di un marker che viene utilizzato per individuare la posizione dell'interfaccia tra acqua ed aria.
I due fluidi sono trattati come appartenenti ad un'unica fase e le equazioni idrodinamiche che ne governano il comportamento sono risolte in coppia con l'equazione di trasporto del marker del fluido. Tale marker è utilizzato per definire ed aggiornare le proprietà fisiche locali (densità, viscosità, etc.) nelle celle di calcolo in accordo con il valore assunto dal marker ad un certo istante, in tal modo è possibile seguire l'evoluzione temporale della superficie di separazione tra i due fluidi.
Con riferimento invece all'interazione tra vento e costa, anche in collaborazione con l'Istituto Universitario Navale e grazie a fondi messi a disposizione autonomamente dal CUGRI, si approfondiranno i criteri di posizionamento degli anemometri costieri, le tecniche di trasmissione dati e di connessione in rete, la necessità di manutenzione e calibrazione; intendendo con quest'ultimo termine non solo la necessità di verificare i sensori, ma anche di considerare con cura gli effetti che la configurazione dei rilievi circostanti esercitano sul campo di vento nelle vicinanze degli strumenti.
Sono stati presi inoltre contatti con il servizio meteorologico dell'Aeronautica Militare per l'accesso ai dati di previsione dell'European Centre for Medium Range Forecasting di Reading (ECMRF) ed a quelli misurati da satellite dell'ESA. Questa attività, oltre a chiarire le metodologie rilevanti per i problemi marini, andranno in qualche misura anche a beneficiare i settori affini.
Infine, con riferimento all'evoluzione morfologica di situazioni locali in prossimità di strutture a mare, l'U.O. dispone di un modello che determina l'evoluzione morfologica di situazioni locali mediante la risoluzione delle equazioni idrodinamiche fondamentali e dell'equazione di diffusione, convezione per i sedimenti. Le condizioni al contorno per quest'ultima equazione sono assegnate in base ad un approccio stocastico. Il modello è stato applicato con successo ad alcuni casi bidimensionali come la simulazione del processo di aggiustamento della concentrazione dei sedimenti in una corrente inizialmente priva ed il caso di migrazione del profilo di fondo di trincea. l'U.O. si propone di estendere tale modello al caso di situazioni granulometriche complesse e di integrare le condizioni al contorno peculiari del moto ondoso.
U.O. 3.29 - Studio Cipolla Sebastiani Geologi Associati [Resp. Dott. C. Sebastiani]
Per il prossimo anno l'U.O. intende proseguire le attività di ricerca del G.N.D.C.I. impegnandosi primariamente nei due Progetti di Ricerca AVI e FORMAZIONE.
Progetto AVI: Le attività 1997 mireranno, attraverso un processo sistematico di validazione dell'Archivio AVI, ad un miglioramento dell'organizzazione del servizio di consultazione, ovvero della fruibilità; inoltre attraverso un'analisi di completezza dell'Archivio, si cercherà di individuarne ed evidenziarne i limiti. Le attività saranno sviluppate in maniera progressiva per ogni singolo anno, secondo target predefiniti in pieno accordo con il Coordinamento Scientifico del progetto ed in piena sintonia con l'U.O. omologa 3.30 Co.Geo Umbria. La fase di validazione dell'archivio AVI (peraltro già avviata nel corso delle attività relative al programma 1996) comprende una sistematica attività di analisi e controllo dell'esistente, sia per le piene che per le frane. La ricerca si sviluppa attraverso una verifica a tappeto dei possibili errori: errori di battitura, errori di campo, errori dovuti a perdita di informazione nel passaggio scheda cartacea-scheda informatizzata. L'attività avverrà utilizzando sia procedure manuali che elettroniche, preventivamente concordate e messe a punto con il Coordinamento Scientifico del progetto. La validazione dell'informazione potrà essere effettuata sia on-line che off-line tramite implementazione su files tipo-testo (esempio .doc) forniti direttamente dal Coordinamento Scientifico.
PROGETTO FORMAZIONE: Nell'ambito del Progetto, in collaborazione con l'U.O. 3.16, verranno realizzati documenti di formazione strutturati secondo schemi metodologici standardizzati e riproducibili. Saranno in particolare individuate Linee Guida e procedure finalizzate alla costruzione di documenti master per la mappatura del rischio idrogeologico e la creazione di scenari di rischio e verranno prodotti esempi di documenti che potranno essere eventualmente supportati da strumenti informatici multimediali. Si prevedono esperimenti di formazione attraverso la creazione di moduli didattici con l'utilizzo anche di forme di comunicazione a distanza con possibilità di fruizione in più sedi.
U.O. 3.30 - Co.Geo Umbria [Resp. Dott. O. Lolli]
Per il prossimo anno l'U.O. intende proseguire le attività di ricerca in ambito GNDCI, impegnata nel Progetto di Ricerca AVI. Le attività saranno svolte in sinergia con la U.O. 3.29 e saranno volte, attraverso un processo sistematico di validazione dell'Archivio AVI, ad un miglioramento dell'organizzazione del servizio di consultazione, ovvero della fruibilità; inoltre attraverso un'analisi di completezza dell'Archivio, si cercherà di individuarne ed evidenziarne i limiti. Le attività saranno sviluppate in maniera progressiva per ogni singolo anno, secondo target predefiniti in pieno accordo con il Coordinamento Scientifico del progetto. La fase di validazione dell'archivio AVI (peraltro già avviata nel corso delle attività relative al programma 1996) comprende una sistematica attività di analisi e controllo dell'esistente, sia per le piene che per le frane. La ricerca si sviluppa attraverso una verifica a tappeto dei possibili errori: errori di battitura, errori di campo, errori dovuti a perdita di informazione nel passaggio scheda cartacea-scheda informatizzata. L'attività avverrà utilizzando sia procedure manuali che elettroniche, preventivamente concordate e messe a punto con il Coordinamento Scientifico del progetto. La validazione dell'informazione potrà essere effettuata sia on-line che off-line tramite implementazione su files tipo-testo (esempio .doc) forniti direttamente dal Coordinamento Scientifico.
U.O. 3.37 - International Center for Theorethical Physics [Dott. O. Reale]
Per il prossimo anno l'U.O., di nuova costituzione, intende avviare un nuovo progetto di ricerca, articolato in 2 fasi:
U.O. 3.38 - Servizio Idrografico e Mareografico [Ing. G. Batini]
L'U.O., a costo zero, è costituita con il fine di trasferire i risultati delle ricerche alle procedure del Servizio stesso.
U.O. 3.39 - Regione Liguria [Dott. G. De Luigi]
L'U.O., a costo zero, è costituita con il fine di trasferire i risultati delle ricerche alla Struttura di Protezione Civile della Regione stessa.
RISULTATI ATTESI PER LA RICERCA 1997
ISTITUTI CNR 3.1 Istituto di Ricerca per la Protezione Idrogeologica nell'Italia Centrale (IRPI) Località Madonna Alta 06100 - PERUGIA Dr. MELONE Florisa Rappresentazione pioggia effettiva - portata diretta a scala di sottobacino e per la propagazione dell'onda di piena con fenomeni di inondazione. Struttura spaziale delle precipitazioni intense e loro interazione con l'orografia. Valutazione della pericolosità e del rischio geo-idrologico a varie scale. 3.2 Istituto di Fisica dell'Atmosfera P.le L. Sturzo, 31 00144 - ROMA Dr. MUGNAI Alberto Algoritmi per la misura delle precipitazioni mediante radar meteorologico e radiometri alle microonde su satellite. Campagne relative agli eventi critici dell'Arno. Simulazioni numeriche di eventi osservati tramite modello tridimensionale di nube. 3.20 Istituto per lo Studio dei Processi Fisici e Chimici Atmosferici (FISBAT) Via Gobetti, 101 40129 - BOLOGNA Prof. PRODI Franco Stime di intensità di precipitazione da immagini radar e satellite e impiego di tecniche di Nowcasting. Applicazioni a tecniche di previsione a breve degli eventi alluvionali in Italia. 3.22 Centro di Studio per l'Informatica e i Sistemi di Telecomunicazioni (CSITE ex-CIOC) V.le Risorgimento, 2 40136 - BOLOGNA Dr. CARRARA Alberto ARA-AVI: metodi di mappatura del rischio a scala regionale applicati all'alto bacino del Tevere. ARA-PIN: sistemi multimediali per la diffusione dell'informazione sui rischi naturali. 3.35 Istituto di Ricerca sul Rischio Sismico (IRSS / Telerilevamento) Via Ampére, 56 20131 - MILANO Dr. BRIVIO Pietro Alessandro Valutazione dei parametri idrologici mediante telerilevamento passivo da satellite.
ISTITUTI UNIVERSITARI
3.6 Dipartimento di Ingegneria Idraulica e Ambientale Università di Pavia Via Ferrata, 1 27100 - PAVIA Prof. NATALE Luigi Mappatura delle aree a rischio idraulico: Progetti ARA-PIN, ARA-COD, ARA-SBAR. Preparazione di: - linee guida dei piani di protezione civile, - procedure standard per la mappatura delle aree inondabili, - modellistica matematica dei fenomeni di inondazione e delle valanghe. 3.11 Istituto di Idraulica Università di Palermo Viale delle Scienze Parco d'Orleans 90128 - PALERMO Prof. SANTORO Mario Sistemi di supporto alla decisione per la valutazione del rischio di esondazione: strumenti di analisi decisionale che consentono di valutare ipotesi alternative di intervento. 3.12 Dipartimento di Ingegneria Civile Università di Firenze Via di S. Marta, 3 50139 - FIRENZE Prof. BECCHI Ignazio PROGETTO TRAFFICO: Interferenza tra i fenomeni alluvionali e la rete dei trasporti stradali e ferroviari. PROGETTO FIRENZE: Tecniche e metodi per la diffusione delle conoscenze sui fenomeni alluvionali in ambiente urbano. PROGETTO ARNO:Monitoraggio degli stati di rischio alluvionale e sperimentazione di un sistema integrato di acquisizione ed elaborazione dati. 3.15 Dipartimento di Ingegneria Elettronica Università di Firenze Via di S. Marta, 3 50139 - FIRENZE Prof. GIULI Dino Sistema per il monitoraggio del rischio alluvionale in bacini idrografici basato su tecniche integrate di misura a microonde di tipo attivo e passivo. 3.16 Istituto di Idraulica Università di Genova Via Montallegro, 1 16145 - GENOVA Prof. LA BARBERA Paolo RAIN: modellazione della struttura spazio-temporale delle precipitazioni. Disaggregazione delle previsioni meteorologiche per valutare gli effetti al suolo in termini probabilistici. Modellazione afflussi-deflussi a carattere distribuito. ARGO: Sistemi di monitoraggio integrati. raccolti da fonti diverse per i bacini del territorio italiano. Valutazione degli effetti socio-economici e misure di mitigazione non strutturali. 3.24 Dipartimento del Territorio e Sistemi Agro-Forestali Università di Padova Via Gradenigo, 6 35131 - PADOVA Prof. Sergio FATTORELLI Utilizzo del radar meteorologico nella previsione dei deflussi di piena. Struttura dei campi di precipitazione e validazione di modelli distribuiti. 3.28 Dipartimento di Informatica, Sistemistica e Telematica (DIST) Università di Genova Via Opera Pia, 11/a 16145 - GENOVA Prof. MINCIARDI Riccardo Definizione della struttura di un sistema di supporto alle decisioni per la valutazione del rischio idrogeologico.
3.33 Centro Internazionale di Idrologia "Dino Tonini" Università di Padova Via Sette Chiese 35043 - MONSELICE (Padova) Prof. RINALDO Andrea Modelli integrati idrometeorologici della risposta idrologica. Progetto MIEP:Sviluppo di modelli globali della risposta idrologica. Progetto METEO:Analisi frattale dei campi di precipitazione. 3.36 Centro Universitario per la Previsione e Prevenzione Grandi Rischi (CUGRI) Università di Salerno Via Ponte Don Melillo 84084 - FISCIANO (Salerno) Prof. PUGLIESE CARRATELLI Eugenio Problemi idrodinamici delle azioni trasversali alla linea di costa (CROSS-SHORE); Effetti di risalita delle onde (RUN-UP); Criteri di posizionamento e di calibrazione degli anemometri costieri.
ALTRI ENTI
3.29 Studio Cipolla Sebastiani V.le Cataldi Bombrini, 2/3a 16145 - GENOVA Dr. SEBASTIANI Claudio AVI: validazione sistematica e analisi di completezza dell'Archivio. FORMAZIONE: strumenti ed azioni di divulgazione dell'informazione di sostegno ai servizi tecnici delle Amministrazioni locali. 3.30 Co. Geo. Umbria s.r.l. Via della Scuola 98/b 06087 - Ponte S. Giovanni (PG) Dr. LOLLI Oliviero AVI: validazione sistematica e analisi di completezza dell'Archivio. 3.37 International Center for Theorethical Physics Physics of Weather and Climate P.O. Box 586 34100 - TRIESTE Dr. REALE Oreste Identificazione di cicloni mediterranei anomali.
UU.OO. a costo zero
3.38 Servizio Idrografico e Mareografico Presidenza del Consiglio dei Ministri Via Curtatone, 3 00100 - ROMA Ing. BATINI Giuseppe Trasferimento dei risultati di ricerca alle procedure del Servizio Idrografico 3.39 Regione Liguria Via Fieschi 16100 - ROMA Dr. DE LUIGI Guglielmo Trasferimento dei risultati di ricerca alla Struttura di Protezione Civile della Regione Liguria.